[0001] Die Erfindung betrifft eine elektrisch leitende Verbin= dung der aktiven Teile eines
elektrischen Bauelements, insbesondere eines Oberflächenwellenfilters, oder einer
integrierten Schaltung mit Anschlußpunkten für den äußeren Anschluß,.die aus einem
sehr dünnen Golddraht und einer Metallschicht besteht, die sich auf dem elektrischen
Bauelement oder der integrierten Schaltung befindet, wobei der Golddraht mittels Thermokompression
mit der Metallschicht verbunden ist.
[0002] Die aktiven Teile eines elektrischen Bauelementes, insbesondere eines Oberflächenwellenfiltars
oder einer integrierten Schaltung (meist auch als "Chip" bezeichnet), werden mit den
Anschlußpunkten der Außenanschlüsse oder mit dem Gehäuse neuerdings durch sehr feine
Golddrähte (Durchmesser z.B. 25
/um) mittels Thermokompression elektrisch verbunden. Diese Technik stellt eine allgemein
bekannte und angewandte Technologie dar. Die für die Thermokompression wichtigen Parameter
sind-Temperatur, Anpreßdruck und Zeitdauer des Vorgangs. Die Temperatur, auf die Chip
und Anschlußpunkte dabei erwärmt werden, liegt In der Regel bei etwa 350...400° C.
Neben metallurgischen Gründen ist eine hohe Temperatur auch für einen entsprechend
hohen Reibungskoeffizienten zwischen den beiden zu verbindenden Metallen notwendig,
nämlich der als Kontaktfleck ausgebildeten Metallschicht auf den Chip oder dem Bauelement
bzw. einem anderen Kontaktfleck, und dem mit der Metallschicht zu verbindenden Golddraht.
Die hohe Reibung tritt dabei beim Anpressen des zu einem winzigen Tropfen geschmolzenen
Drahtendes auf den jeweiligen Kontaktfleck auf, wobei ein "Nagelkopf" gebildet wird.
[0003] Bei der Thermokompression handelt es sich somit im gewissen Sinne um eine Schweißung,
die problematisch wird, wenn sie bei Montagetechniken angewandt werden soll, bei denen
ein Gehäuse aus Kunststoff, z.B. aus thermoplastischem Kunststoff verwendet und/oder
das Bauelement bzw. der Chip mittels Klebestoff befestigt wird.
[0004] Eine solche Befestigung kommt insbesondere bei Oberflächenwellenfiltern vor, die
ein Substrat aus piezoelektrischem Material, beispielsweise einkristallines, pie-
zoelektrisches Lithium-Niobat, in Form einer sehr dünnen Scheibe aufweisen, und auf
diesem Substrat zur Erzeugung der Oberflächenwelle einen Eingangswandler aus aus einer
aufgefächerten Metallfläche, Metallstreifen auf dem die Laufzeit bedingenden Oberflächenbereich
und mindestens einen dem Eingangswandler entsprechend ausgebildeten Ausgangswandler
enthalten. Oberflächenwellenfilter dieser Art sind beispielsweise in der Zeitschrift
"Proceedings of the IEEE" April 1971, Seiten 713/714 beschrieben. Die einzelnen Finger
der Eingangs- und Ausgangswandler sind über entsprechende Leitungen zu als Metallschichten
ausgebildeten Kontaktflecken zusammengeführt. Diese Kontaktflecken müssen mit den
Anschlußstellen äußerer Stromzuführungen verbunden werden, was mittels Thermokompression,
wie oben beschrieben, erfolgt.
[0005] Die Anwendung der Thermokompression zum Verbinden mindestens zweier auf einem Halbleiterkristall
eines Halbleiterbauelementes in engem Abstand nebeneinander angeordneter kleinflächiger
Elektroden mit Anschlußdrähten durch Kaltschweißen oder Thermokompression ist in der
DE-AS 12 57 976 beispielsweise beschrieben. Auch bei solchen Halbleiterbauelementen
oder auch bei integrierten Schaltungen unter Anwendung von Halbleitermaterial sind
Kontaktflecke vorhanden, die durch einen feinen Draht miteinander elektrisch zu verbinden
sind; dies geschieht durch die oben beschriebene Thermokompression.
[0006] Wegen der Temperaturempfindlichkeit des Gehäusematerials und/oder des Klebers ist
eine Erwärmung auf die normal hohe Thermokompressionstemperatur nicht möglich.
[0007] Bisher wurde hierfür der Weg eingeschlagen, daß die für die Thermokompression erforderliche
Wärme über die beheizte Kontaktierkapillare und den Golddraht bzw. die Goldkugel an
die Kontaktierstelle transportiert wurde. Durch mechanisch bzw. elektromechanisch
angeregte Transversalschwingungen der Kontaktierkapillare wird die zur Schweißung
notwendige Reibung erzeugt.
[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere bei niedrigeren
Chip-Temperaturen (höchstens 200° C) die Reibung zwischen den beiden miteinander zu
verschweißenden Materialien, nämlich Golddraht und Kontaktierfleck, zu erhöhen und
auf diese Weise einen verbesserten Kontaktiervorgang zu ermöglichen.
[0009] Zur Lösung dieser Aufgabe ist die elektrisch leitende Verbindung der eingangs angegebenen
Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht wenigstens im Bereich
des durch Thermokompression gebildeten Nagelkopfes des Golddrahtes mit Perforationslöchern
versehen ist.
[0010] Durch die Erfindung wird somit die Aufgabe in der Weise gelöst, daß zwischen den
zu verschweißenden Teilen eine zusätzliche Reibung durch eine besondere geometrische
Ausbildung des Kontaktflecks auf dem Trägerkörper erzielt wird.
[0011] Dazu wird der bisher übliche ganzflächige Kontaktfleck durch eine Vielzahl von insbesondere
rechteckigen Löchern perforiert. Durch diese strukturierte Metallisierung wird bei
der Thermokompression die Deformation der am Golddraht hängenden Goldkugel und damit
der plastische Materialfluß vergrößert. Der durch Oxydation, insbesondere bei Aluminium
als Material für die Kontaktfläche, und/oder durch organische bzw. anorganische Verunreinigungen
der Oberfläche der Metallisierung verminderte Reibungskoeffizient und die damit beeinträchtigte
Benetzbarkeit der Kkntaktoberfläche wird durch die Perforation entscheidend verbessert.
Die Anzahl von Mikroschweißstellen, die sich unter dem infolge der Thermokompression
entstehenden Nagelkopf ausbilden, nimmt beträchtlich zu und damit auch die Qualität
des Kontaktes.
[0012] Die Ausbildung des mit Löchern versehenen Kontaktflecks läßt sich bei der Fotolithographie
zur Herstellung der Metallschicht ohne Mehraufwand verwirklichen. Lediglich bei der
Anfertigung der Fotomaske ist die Perforation einmalig zu berücksichtigen.
[0013] In den beigefügten Figuren 1 und 2 ist mit 5 der Trägerkörper bezeichnet, der ein
elektrisches Bauelement, ein Teil eines solchen Bauelementes, ein Halbleiterkörper
bei Halbleiterbauelementen oder bei integrierten Schaltungen sein kann. Der Kontaktfleck
1 weist mehrere Perforationslöcher 4 auf, u.zw. zumindest an demjenigen Oberflächenbereich
des Trägerkörpers 5, der sich unterhalb des Nagelkopfes 2 des Golddrahtes 3 befindet.
Als Stromzuführung ist die Leiterbahn 6 vorhanden, die den 'Kontaktfleck 1 mit dem
aktiven Teil des Bauelementesverbindet.
Elektrisch leitende Verbindung der aktiven Teile eines elektrischen Bauelements, insbesondere
eines Oberflächenwellenfilters, oder einer integrierten Schaltung mit Anschlußpunkten
für den äußeren Anschluß, die aus einem sehr dünnen Golddraht und einer Metallschicht
besteht, die sich auf dem elektrischen Bauelement oder der integrierten Schaltung
befindet, wobei der Gold-. draht mittels Thermokompression mit der Metallschicht verbunden
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (1) wenigstens im Bereich des durch
Thermokompression gebildeten Nagelkopfes (2) des Golddrahtes (3) mit Perforationslöchern
(4) versehen ist.
